CN105634457A - 晶闸管驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明晶闸管驱动装置属于电学领域，特别是一种适合在交流电网中驱动晶闸管的晶闸管驱动装置，其包括一非隔离式供电电路、一节流电路，所述非隔离式供电电路的电源输入端的一端用于与所需驱动的晶闸管的第一端连接，所述电源输入端的另一端用于与相对于所述第一端的另一相电源或中性线连接，所述非隔离式供电电路通过所述节流电路、所述晶闸管的第二端、所述第一端形成触发信号回路，所述节流电路的控制端用于与所述晶闸管的第三端连接，本发明晶闸管驱动装置具有占用空间小、电路简单、瞬间触发电流大、性价比高、能耗低的优点。

Description

晶闸管驱动装置
技术领域
本发明晶闸管驱动装置属于电学领域，特别是一种适合在交流电网中驱动晶闸管的晶闸管驱动装置。
背景技术
目前在交流电网中，使用晶闸管对电力电容、电机、发热元件进行控制的应用越来越广泛，其晶闸管驱动装置采用变压器隔离驱动或高压电子开关驱动，其存在以下缺点：
1.变压器隔离驱动：晶闸管驱动信号由变压器提供，需要脉冲信号发生电路、变压器驱动电路、变压器、整流电路，存在脉冲占空比带来的触发盲区导致的电容负载接通涌流大、高频污染、占用空间大及性价比低等缺点。
2.高压电子开关驱动：晶闸管驱动信号由晶闸管的主回路通过电阻、高压电子开关(如MOC3083等高压光电耦合器)到晶闸管的触发极，高压电子开关承受较高电压，并且在380V系统中需要多个串联使用，存在可靠性差、容易击穿的缺点，另外由于触发回路的电阻、高压电子开关存在较大的电压降，需偏离零点较大的电压时才能触发，导致电容负载接通涌流大，晶闸管容易损坏。
发明内容
本发明的目的在于针对现有晶闸管驱动装置的不足之处而提供一种无需变压器触发、无需高压电子开关、占用空间小、电路简单、瞬间触发电流大、性价比高、能耗低的晶闸管驱动装置。
实现本发明的目的是通过以下技术方案来达到的：
一种晶闸管驱动装置，其包括一非隔离式供电电路、一节流电路，所述非隔离式供电电路的电源输入端的一端用于与所需驱动的晶闸管的第一端连接，所述电源输入端的另一端用于与相对于所述第一端的另一相电源或中性线连接，所述非隔离式供电电路通过所述节流电路、所述晶闸管的第二端、所述第一端形成触发信号回路，所述节流电路的控制端用于与所述晶闸管的第三端连接。
一种晶闸管驱动装置，所述节流电路检测到所述第三端与所述第一端之间电位差大于所述晶闸管导通的电压降，接通所述晶闸管的触发信号，所述节流电路检测到所述晶闸管导通，关断所述触发信号。
一种晶闸管驱动装置，所述非隔离式供电电路包括限流元件、一单向导通器件、一电容、一稳压器件，所述限流元件、所述单向导通器件、所述电容串联而成第一串联电路，所述第一串联电路的一端用于与所述第一端连接，所述第一串联电路的另一端用于与所述另一相电源或所述中性线连接，所述电容与所述稳压器件并联或所述电容与所述单向导通器件串联而成的串联电路与所述稳压器件并联。
一种晶闸管驱动装置，通过所述限流元件的电流小于触发所述晶闸管导通所需的最小触发电流。
一种晶闸管驱动装置，所述稳压器件为一稳压二极管，所述单向导通器件为一二极管，所述限流元件为一电阻。
一种晶闸管驱动装置，还包括第四电阻，所述第四电阻串联在所述电容的放电回路中。
一种晶闸管驱动装置，所述电容通过所述节流电路、所述第二端、所述第一端形成放电回路。
一种晶闸管驱动装置，所述晶闸管为单向晶闸管，所述第一端为所述单向晶闸管的阴极，所述第二端为所述单向晶闸管的触发极，所述第三端为所述单向晶闸管的阳极，所述节流电路包括第二电阻、第一半导体开关，所述第一半导体开关的控制端通过所述第二电阻与所述单向晶闸管的阳极连接，所述电容通过所述第一半导体开关、所述触发极、所述阴极形成放电回路。
一种晶闸管驱动装置，所述节流电路检测到所述单向晶闸管的阳极与所述单向晶闸管的阴极之间正向电位差大于所述单向晶闸管导通的电压降，所述第一半导体开关导通，所述节流电路检测到所述单向晶闸管导通，所述第一半导体开关截止。
一种晶闸管驱动装置，所述第一半导体开关为一NPN型三极管、一NPN型达林顿管或一NPN型达林顿电路。
一种晶闸管驱动装置，还包括第三电阻，所述三极管的集电极作为所述单向晶闸管的触发信号输入端，所述三极管的发射极与所述触发极连接，所述三极管的基极与所述第二电阻连接，所述第三电阻的两端分别与所述三极管的发射极、所述三极管的基极连接。
一种晶闸管驱动装置，所述限流元件与所述单向导通器件连接，所述另一相电源或所述中性线通过所述限流元件、所述单向导通器件对所述电容正向充电，所述电容的正向充电端通过所述第一半导体开关与所述触发极连接，所述电容的另一端用于与所述单向晶闸管的阴极连接。
一种晶闸管驱动装置，还包括用于控制所述电容放电的第二半导体开关。
一种晶闸管驱动装置，所述第二半导体开关为一光电耦合器或一光电耦合驱动晶体管电路。
一种晶闸管驱动装置，所述单向导通器件的阴极与所述电容的正向充电端连接，所述单向导通器件的阳极与所述单向晶闸管的阴极连接，所述限流元件的一端与所述电容的另一端连接，所述限流元件的另一端与所述另一相电源或所述中性线连接，所述电容的正向充电端通过所述第一半导体开关与所述触发极连接，所述电容与所述单向导通器件串联而成的串联电路与所述第二半导体开关的输出端并联。
一种晶闸管驱动装置，所述第二半导体开关的输出端与所述第一半导体开关的控制端连接。
一种晶闸管驱动装置，还包括第二稳压二极管，所述第二电阻通过所述第二半导体开关的输出端与所述第一半导体开关控制端连接，所述第二稳压二极管的阳极与所述单向晶闸管的阴极连接，所述第二电阻与所述第二半导体开关连接的共同端与所述第二稳压二极管的阴极连接。
一种晶闸管驱动装置，所述晶闸管为双向晶闸管，所述第一端为所述双向晶闸管的第一阳极，所述第二端为所述双向晶闸管的触发极，所述第三端为所述双向晶闸管的第二阳极。
一种晶闸管驱动装置，所述节流电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第二电阻；所述第一晶体管的输出回路串联在所述双向晶闸管的触发回路中，所述第二晶体管的输入端与所述第三晶体管输入端反向并联而成并联电路，所述并联电路的一端通过所述第二电阻与所述第二阳极连接，所述并联电路的另一端与所述第一阳极连接，所述第二晶体管的输出端、所述第三晶体管的输出端与所述第一晶体管的控制端连接。
一种晶闸管驱动装置，所述第一晶体管的集电极、所述第一晶体管的发射极串联在所述双向晶闸管的触发回路中，所述第二晶体管的发射极与所述第三晶体管的基极连接，所述第二晶体管的基极与所述第三晶体管的发射极连接，所述第二晶体管的集电极、所述第三晶体管的集电极与所述第一晶体管基极连接，所述第二晶体管的基极与所述第一阳极连接，所述第二晶体管的发射极通过所述第二电阻与所述第二阳极连接。
一种晶闸管驱动装置，所述第一晶体管为NPN型三极管，所述第二晶体管、所述第三晶体管为PNP型三极管，所述第一晶体管的集电极与所述触发极连接。
一种晶闸管驱动装置，还包括第三电阻、第五电阻、第六电阻，所述第三电阻的两端分别与所述第一晶体管的基极、所述第一晶体管的发射极连接，所述第五电阻的两端分别与所述第二晶体管的基极、所述第二晶体管的发射极连接，所述第一晶体管基极通过所述第六电阻与所述第二晶体管的集电极、所述第三晶体管的集电极连接。
一种晶闸管驱动装置，所述第二电阻串联至少一半导体器件。
一种晶闸管驱动装置，所述半导体器件为发光二极管。
一种晶闸管驱动装置，所述限流元件与所述单向导通器件连接，所述另一相电源或所述中性线通过所述限流元件、所述单向导通器件对所述电容负向充电，所述电容的负向充电端通过所述第一晶体管与所述触发极连接，所述电容的另一端与所述第一阳极连接。
一种晶闸管驱动装置，还包括用于控制所述电容放电的第二半导体开关。
一种晶闸管驱动装置，所述第二半导体开关为一光电耦合器或一光电耦合器驱动晶体管电路。
一种晶闸管驱动装置，所述第一晶体管的控制端通过所述第二半导体开关的输出端与所述第二晶体管的输出端、所述第三晶体管的输出端连接。
一种晶闸管驱动装置，所述电容的负向充电端与所述单向导通器件的阳极连接，所述限流元件的一端与所述电容的另一端连接，所述限流元件的另一端与所述另一相电源或所述中性线连接，所述电容的负向充电端通过所述第一晶体管与所述触发极连接，所述单向导通器件的阴极与所述第一阳极连接，所述电容与所述单向导通器件串联而成的串联电路与所述第二半导体开关的输出端并联。
本发明设计合理，其利用电网电源提供非隔离式供电电路工作电源，非隔离式供电电路通过节流电路、晶闸管的第二端、晶闸管的第一端形成触发信号回路，节流电路的控制端与晶闸管的第三端连接，通过节流电路对晶闸管的导通状态进行检测，节流电路检测到晶闸管的第三端与晶闸管的第一端之间电位差大于晶闸管导通的电压降，接通晶闸管的触发信号，节流电路检测到晶闸管导通，关断晶闸管的触发信号，仅需极短的时间完成晶闸管的触发过程，具有无需变压器、无需高压电子开关、占用空间小、电路简单、性价比高、瞬间触发电流大、触发能力强、能耗低的优点。
附图说明
图1是本发明晶闸管驱动装置的实施例一电路原理图。
图2是本发明晶闸管驱动装置的实施例二电路原理图。
图3是本发明晶闸管驱动装置的实施例三电路原理图。
图4是本发明晶闸管驱动装置的实施例四电路原理图。
图5是一光电耦合器驱动晶体管电路。
具体实施方式
本发明晶闸管驱动装置的实施例一，如图1所示：
一种晶闸管驱动装置，其包括非隔离式供电电路(A)、节流电路(B)，非隔离式供电电路(A)的电源输入端的一端J1与所需驱动的单向晶闸管SCR1的阴极(晶闸管的第一端)连接，电源输入端的另一端J4与中性线连接(也可以与相对于单向晶闸管SCR1的阴极的另一相电源连接)，非隔离式供电电路(A)通过节流电路(B)、单向晶闸管SCR1的触发极(晶闸管的第二端)、单向晶闸管SCR1的阴极形成触发信号回路，节流电路(B)的控制端与单向晶闸管SCR1的阳极(晶闸管的第三端)连接；节流电路(B)检测到单向晶闸管SCR1的阳极与单向晶闸管SCR1的阴极之间电位差(晶闸管为单向晶闸管时为正向电位差)大于单向晶闸管SCR1导通的电压降，接通单向晶闸管SCR1的触发信号，触发单向晶闸管SCR1导通，节流电路(B)检测到单向晶闸管SCR1导通，关断单向晶闸管SCR1的触发信号。
非隔离式供电电路(A)：其包括限流元件R1(一电阻)、单向导通器件D1(一二极管)、电容C1、稳压器件Z1(一稳压二极管)、第四电阻R4(当电容C1放电回路带限流元件时，可省略)，限流元件R1、单向导通器件D1、电容C1串联而成第一串联电路，第一串联电路的一端J1与单向晶闸管SCR1的阴极连接，第一串联电路的另一端J4与中性线连接(也可以与相对于单向晶闸管SCR1的阴极的另一相电源连接)，限流元件R1与单向导通器件D1连接，J4端的中性线通过限流元件R1、单向导通器件D1对电容C1正向充电，电容C1的正向充电端通过第四电阻R4、节流电路(B)的第一半导体开关Q1与单向晶闸管SCR1的触发极连接，电容C1的另一端与单向晶闸管SCR1的阴极连接，电容C1与单向导通器件D1串联而成的串联电路与稳压器件Z1并联(也可以电容C1与稳压器件Z1直接并联，限流元件R1能耗减半，但单向导通器件D1耐压要求提高)。
节流电路(B)：其包括第二电阻R2、第一半导体开关Q1(一NPN型三极管，也可以为一NPN型达林顿管、一NPN型达林顿电路)、第三电阻R3、第二稳压二极管Z2、第二半导体开关OPT1(一光电耦合器)，第一半导体开关Q1控制端(基极)通过第二半导体开关OPT1的输出端、第二电阻R2与单向晶闸管SCR1的阳极连接，第二稳压二极管Z2的阳极与单向晶闸管SCR1的阴极连接，第二电阻R2与第二半导体开关OPT1连接的共同端与第二稳压二极管Z2的阴极连接，第三电阻R3的两端分别与第一半导体开关Q1的基极、第一半导体开关Q1的发射极连接，非隔离式供电电路(A)的电容C1通过第四电阻R4(当电容C1放电回路带限流元件时，可省略)、第一半导体开关Q1、单向晶闸管SCR1的触发极、单向晶闸管SCR1的阴极形成放电回路，放电回路的放电电流为单向晶闸管SCR1的触发信号，这里第一半导体开关Q1为一三极管，三极管Q1的集电极作为单向晶闸管SCR1的触发信号输入端，三极管Q1的发射极与单向晶闸管SCR1的触发极连接，三极管Q1的基极通过第二半导体开关OPT1的输出端与第二电阻R2连接。
第二半导体开关OPT1用于控制非隔离式供电电路(A)的电容C1放电，当不需要对电容C1的放电回路控制时，可以省略，这时第二稳压二极管Z2也可以省略。
工作原理：为方便理解，现以其驱动反向并联一功率二极管的晶闸管为例，单向晶闸管SCR1与功率二极管DA并联，单向晶闸管SCR1的阴极上电，J1端对J4端存在电位差，充电电流通过限流元件R1、单向导通器件D1对电容C1充电。接通过程中，在单向晶闸管SCR1的阳极与单向晶闸管SCR1的阴极之间处于反向偏置电压的峰值时，提供第二半导体开关OPT1导通控制信号，节流电路(B)检测到单向晶闸管SCR1的阳极与单向晶闸管SCR1的阴极之间正向电位差大于单向晶闸管SCR1导通的电压降，第一半导体开关Q1导通，电容C1通过第四电阻R4、第一半导体开关Q1、单向晶闸管SCR1的触发极、单向晶闸管SCR1的阴极放电，触发单向晶闸管SCR1无涌流导通，节流电路(B)在检测到单向晶闸管SCR1导通时，第一半导体开关Q1截止，在下一个单向晶闸管SCR1导通半波重复上述工作过程。
本发明晶闸管驱动装置的实施例二，如图2所示：
一种晶闸管驱动装置，其包括非隔离式供电电路(A)、节流电路(B)，非隔离式供电电路(A)的电源输入端的一端J1与所需驱动的单向晶闸管SCR1的阴极(晶闸管的第一端)连接，电源输入端的另一端J4与中性线连接(也可以与相对于单向晶闸管SCR1的阴极的另一相电源连接)，非隔离式供电电路(A)通过节流电路(B)、单向晶闸管SCR1的触发极(晶闸管的第二端)、单向晶闸管SCR1的阴极形成触发信号回路，节流电路(B)的控制端J3与单向晶闸管SCR1的阳极(晶闸管的第三端)连接；节流电路(B)检测到单向晶闸管SCR1的阳极与单向晶闸管SCR1的阴极之间电位差(晶闸管为单向晶闸管时为正向电位差)大于单向晶闸管SCR1导通的电压降，接通单向晶闸管SCR1的触发信号，触发单向晶闸管SCR1导通，节流电路(B)检测到单向晶闸管SCR1导通，关断单向晶闸管SCR1的触发信号。
非隔离式供电电路(A)：其包括限流元件R1(一电阻)、单向导通器件D1(一二极管)、电容C1、第四电阻R4(当电容C1放电回路带限流元件时，可省略)、第二半导体开关OPT1(为一光电耦合器驱动晶体管电路，驱动电流要求小时也可以用一光电耦合器)，限流元件R1、电容C1、单向导通器件D1串联而成第一串联电路，第一串联电路的一端J1与单向晶闸管SCR1的阴极连接，第一串联电路的另一端J4与中性线连接(也可以与相对于单向晶闸管SCR1的阴极的另一相电源连接)，这里单向导通器件D1的阴极与电容C1的正向充电端连接，限流元件R1的一端与电容C1的另一端连接，限流元件R1的另一端与中性线(也可以接另一相电源)连接，单向导通器件D1的阳极与单向晶闸管SCR1的阴极连接，电容C1的正向充电端通过第四电阻R4、节流电路(B)的第一半导体开关Q1与单向晶闸管SCR1的触发极连接，电容C1与单向导通器件D1串联而成的串联电路与第二半导体开关OPT1的输出端并联，电容C1与单向导通器件D1串联而成的串联电路与稳压器件Z1并联。
节流电路(B)：其包括第二电阻R2、第一半导体开关Q1(一NPN型三极管，也可以为一NPN型达林顿管、一NPN型达林顿电路)、第三电阻R3，第一半导体开关Q1控制端(基极)通过第二电阻R2与单向晶闸管SCR1的阳极连接，第三电阻R3的两端分别与第一半导体开关Q1的基极、第一半导体开关Q1的发射极连接，非隔离式供电电路(A)的电容C1通过第四电阻R4、第一半导体开关Q1、单向晶闸管SCR1的触发极、单向晶闸管SCR1的阴极、非隔离式供电电路(A)的第二半导体开关OPT1形成放电回路，放电回路的放电电流为单向晶闸管SCR1的触发信号，这里第一半导体开关Q1为一三极管，三极管Q1的集电极作为单向晶闸管SCR1的触发信号输入端，三极管Q1的发射极与单向晶闸管SCR1的触发极连接，三极管Q1的基极与第二电阻R2连接。
第二半导体开关OPT1用于控制非隔离式供电电路(A)的电容C1放电，当不需要对电容C1的放电回路控制时，且节流电路(B)放在第二半导体开关OPT1的位置时，可以省略第二半导体开关OPT1。注：此时节流电路(B)内部电路仅需略做改动。
工作原理：为方便理解，现以其驱动反向并联一功率二极管的晶闸管为例，单向晶闸管SCR1与功率二极管DA并联，单向晶闸管SCR1的阴极上电，J1端对J4端存在电位差，充电电流通过限流元件R1、单向导通器件D1对电容C1充电至稳压器件Z1的稳压值，接通过程中，在单向晶闸管SCR1的阳极与单向晶闸管SCR1的阴极处于反向偏置电压峰值时，提供第二半导体开关OPT1导通控制信号，节流电路(B)检测到单向晶闸管SCR1的阳极与单向晶闸管SCR1的阴极之间正向电位差大于单向晶闸管SCR1导通的电压降，第一半导体开关Q1导通，电容C1通过第四电阻R4、第一半导体开关Q1、单向晶闸管SCR1的触发极、单向晶闸管SCR1的阴极、第二半导体开关OPT1的输出端放电，触发单向晶闸管SCR1无涌流导通，节流电路(B)在检测到单向晶闸管导通时，第一半导体开关Q1截止，在下一个单向晶闸管SCR1导通半波重复上述工作过程。
实施例一、实施例二中，当并联的功率二极管DA改为一反向并联单向晶闸管时，只要增加一本发明晶闸管驱动装置即可，其中第二电阻R2可以复用，单相负载使用时J4端，接另一相电源。
本发明晶闸管驱动装置的实施例三，如图3所示：
一种晶闸管驱动装置，其包括非隔离式供电电路(A)、节流电路(B)，非隔离式供电电路(A)的电源输入端的一端J1与所需驱动的双向晶闸管TR1的第一阳极(晶闸管的第一端)连接，电源输入端的另一端J4与中性线连接(也可以与相对于双向晶闸管TR1的第一阳极的另一相电源连接)，非隔离式供电电路(A)通过节流电路(B)、双向晶闸管TR1的触发极(晶闸管的第二端)、双向晶闸管TR1的第一阳极形成触发信号回路，节流电路(B)的控制端与双向晶闸管TR1的第二阳极(晶闸管的第三端)连接；节流电路(B)检测到双向晶闸管TR1的第二阳极与双向晶闸管TR1的第一阳极之间电位差大于双向晶闸管TR1导通的电压降，接通双向晶闸管TR1的触发信号，节流电路(B)检测到双向晶闸管TR1导通，关断双向晶闸管TR1的触发信号。
非隔离式供电电路(A)：其包括限流元件R1(一电阻)、单向导通器件D1(一二极管)、电容C1、稳压器件Z1(一稳压二极管)、第四电阻R4(当电容C1放电回路带限流元件时，可省略)，限流元件R1、单向导通器件D1、电容C1串联而成第一串联电路，第一串联电路的一端J1与双向晶闸管TR1的第一阳极连接，第一串联电路的另一端J4与中性线连接(也可以与相对于双向晶闸管TR1的第一阳极的另一相电源连接)，限流元件R1与单向导通器件D1连接，J4端连接的电源通过限流元件R1、单向导通器件D1对电容C1负向充电，电容C1的负向充电端通过第四电阻R4、节流电路(B)的第一晶体管Q1与双向晶闸管TR1的触发极连接，电容C1的另一端与双向晶闸管TR1的第一阳极连接，电容C1与稳压器件Z1并联(也可以电容C1与单向导通器件D1串联而成的串联电路与稳压器件Z1并联，单向导通器件D1耐压要求降低，限流元件R1能耗加倍)。
节流电路(B)：其包括第一晶体管Q1(一NPN型三极管)、第二晶体管Q2(一PNP型三极管)、第三晶体管Q3(一PNP型三极管)、第二电阻R2、第三电阻R3、第五电阻R5、第六电阻R6、半导体器件LD1(发光二极管)、第二半导体开关OPT1；第一晶体管Q1的输出回路串联在双向晶闸管TR1的触发回路中，第二晶体管Q2的输入端与第三晶体管Q3输入端反向并联而成并联电路，该并联电路的一端通过半导体器件LD1、第二电阻R2与双向晶闸管TR1的第二阳极连接，该并联电路的另一端与双向晶闸管TR1的第一阳极连接，第二晶体管Q2的集电极(输出端)、第三晶体管Q3的集电极(输出端)通过第二半导体开关OPT1、第六电阻R6与第一晶体管Q1的基极(控制端)连接，第一晶体管Q1的集电极、第一晶体管Q1的发射极串联在双向晶闸管TR1的触发回路中，第二晶体管Q2的发射极与第三晶体管Q3的基极连接，第二晶体管Q2的基极与第三晶体管Q3的发射极连接，第二晶体管Q2的基极与双向晶闸管TR1的第一阳极连接，第二晶体管Q2的发射极通过半导体器件LD1、第二电阻R2与双向晶闸管TR1的第二阳极连接，第一晶体管Q1的集电极与双向晶闸管TR1的触发极连接，第三电阻R3的两端分别与第一晶体管Q1的基极、第一晶体管Q1的发射极连接，第五电阻R5的两端分别与第二晶体管Q2的基极、第二晶体管Q2的发射极连接。第二半导体开关OPT1用于控制非隔离式供电电路(A)的电容C1放电(当不需要对电容C1的放电回路控制时，第二半导体开关OPT1可以省略)，半导体器件LD1用于改善节流电路(B)检测双向晶闸管TR1的第一阳极、第二阳极之间电位差的稳定性，第三电阻R3、第五电阻R5用于提高电路的抗干扰能力。
工作原理：双向晶闸管TR1的第一阳极上电，J1端对J4端存在电位差，充电电流通过限流元件R1、单向导通器件D1对电容C1充电至稳压器件Z1的稳压值，接通过程中，在双向晶闸管TR1的第一阳极与双向晶闸管TR1的第二阳极之间电位差为零时，提供第二半导体开关OPT1导通控制信号，节流电路(B)检测到双向晶闸管TR1的第二阳极与双向晶闸管TR1的第一阳极之间电位差大于双向晶闸管TR1导通的电压降，第一晶体管Q1导通，电容C1通过双向晶闸管TR1的第一阳极、双向晶闸管TR1的触发极、第一晶体管Q1、第四电阻R4放电，触发双向晶闸管TR1无涌流导通，节流电路(B)检测到双向晶闸管TR1导通，第一晶体管Q1截止，在下一个双向晶闸管TR1导通半波重复上述工作过程。
本发明晶闸管驱动装置的实施例四，如图4所示：
一种晶闸管驱动装置，其包括非隔离式供电电路(A)、节流电路(B)，非隔离式供电电路(A)的电源输入端的一端J1与所需驱动的双向晶闸管TR1的第一阳极(晶闸管的第一端)连接，电源输入端的另一端J4与中性线连接(也可以与相对于双向晶闸管TR1的第一阳极的另一相电源连接)，非隔离式供电电路(A)通过节流电路(B)、双向晶闸管TR1的触发极(晶闸管的第二端)、双向晶闸管TR1的第一阳极形成触发信号回路，节流电路(B)的控制端与双向晶闸管TR1的第二阳极(晶闸管的第三端)连接；节流电路(B)检测到双向晶闸管TR1的第二阳极与双向晶闸管TR1的第一阳极之间电位差大于双向晶闸管TR1导通的电压降，接通双向晶闸管TR1的触发信号，触发双向晶闸管TR1导通，节流电路(B)检测到双向晶闸管TR1导通，关断双向晶闸管TR1的触发信号。
非隔离式供电电路(A)：其包括限流元件R1(一电阻)、单向导通器件D1(一二极管)、电容C1、稳压器件Z1(一稳压二极管)、第四电阻R4(当电容C1放电回路带限流元件时，可省略)、第二半导体开关OPT1(一光电耦合器)，限流元件R1、单向导通器件D1、电容C1串联而成第一串联电路，第一串联电路的一端J1与双向晶闸管TR1的第一阳极连接，第一串联电路的另一端J4与中性线连接(也可以与相对于双向晶闸管TR1的第一阳极的另一相电源连接)，电容C1的负向充电端与单向导通器件D1的阳极连接，限流元件R1的一端与电容C1的另一端连接，限流元件R1的另一端J4与中性线连接(或与相对于双向晶闸管TR1的第一阳极的另一相电源连接)，电容C1的负向充电端通过第四电阻R4、节流电路(B)的第一晶体管Q1与双向晶闸管TR1的触发极连接，单向导通器件D1的阴极与双向晶闸管TR1的第一阳极连接，电容C1与单向导通器件D1串联而成的串联电路与第二半导体开关OPT1的输出端并联，电容C1与单向导通器件D1串联而成的串联电路与稳压器件Z1并联。
第二半导体开关OPT1用于控制非隔离式供电电路(A)的电容C1放电，当不需要对电容C1的放电回路控制时，且节流电路(B)放在第二半导体开关OPT1的位置时，可以省略第二半导体开关OPT1。注：此时节流电路(B)内部电路仅需略做改动即可。
节流电路(B)：其包括第一晶体管Q1(一NPN型三极管)、第二晶体管Q2(一PNP型三极管)、第三晶体管Q3(一PNP型三极管)、第二电阻R2、第三电阻R3、第五电阻R5、第六电阻R6、半导体器件LD1(发光二极管)；第一晶体管Q1的输出回路串联在双向晶闸管TR1的触发回路中，第二晶体管Q2的输入端与第三晶体管Q3输入端反向并联而成并联电路，该并联电路的一端通过半导体器件LD1、第二电阻R2与双向晶闸管TR1的第二阳极连接，该并联电路的另一端与双向晶闸管TR1的第一阳极连接，第二晶体管Q2的集电极(输出端)、第三晶体管Q3的集电极(输出端)通过第六电阻R6与第一晶体管Q1的基极(控制端)连接，第一晶体管Q1的集电极、第一晶体管Q1的发射极串联在双向晶闸管TR1的触发回路中，第二晶体管Q2的发射极与第三晶体管Q3的基极连接，第二晶体管Q2的基极与第三晶体管Q3的发射极连接，第二晶体管Q2的基极与第一阳极连接，第二晶体管Q2的发射极通过半导体器件LD1、第二电阻R2与双向晶闸管TR1的第二阳极连接，第一晶体管Q1的集电极与双向晶闸管TR1的触发极连接，第三电阻R3的两端分别与第一晶体管Q1的基极、第一晶体管Q1的发射极连接，第五电阻R5的两端分别与第二晶体管Q2的基极、第二晶体管Q2的发射极连接。半导体器件LD1用于改善节流电路检测双向晶闸管TR1的第一阳极、第二阳极之间电位差的稳定性，第三电阻R3、第五电阻R5用于提高电路的抗干扰能力。
工作原理：双向晶闸管TR1的第一阳极上电，J1端对J4端存在电位差，充电电流通过限流元件R1、单向导通器件D1对电容C1充电至稳压器件Z1的稳压值，在接通的工作过程中，在双向晶闸管TR1的第一阳极与双向晶闸管TR1的第二阳极之间电位差为零时，提供第二半导体开关OPT1导通控制信号，节流电路(B)检测到双向晶闸管TR1的第二阳极与双向晶闸管TR1的第一阳极之间电位差大于双向晶闸管TR1导通的电压降，第一晶体管Q1导通，电容C1通过第二半导体开关OPT1、双向晶闸管TR1的第一阳极、双向晶闸管TR1的触发极、第一晶体管Q1、第四电阻R4放电触发双向晶闸管TR1无涌流导通，节流电路(B)检测到双向晶闸管TR1导通，第一晶体管Q1截止，在下一个双向晶闸管TR1导通半波重复上述工作过程。
以上实施例，稳压器件Z1的稳压值可以设定为20V左右，电容的电容值可以设定为100微法左右，电容的放电电流足够满足晶闸管的瞬间触发电流，限流元件R1可以采用电阻，通过限流元件R1的电流可以远小于触发晶闸管(单向晶闸管或双向晶闸管)导通所需的最小触发电流(一般几十安培晶闸管的可靠触发导通的触发电流为几十毫安)，限流元件R1的电阻值可以比较大，工作电流可以设定为1毫安内(足以驱动几百安培的晶闸管)，即使按1毫安计，工作电压为380V时，限流元件R1功耗仅为0.38W，工作电压为220V时，限流元件R1功耗仅为0.22W；限流元件R1也可以改用一电容，或采用一电阻与一电容串联电路，工作原理相同，也在本专利保护范围内。
以上实施例使用的光电耦合器或一光电耦合器驱动晶体管电路(见图5)，根据需要可以二者选一。
在单相交流供电系统中使用时，与本发明晶闸管驱动装置连接的相对于晶闸管的第一端(即晶闸管的主回路端)的另一端电源也定义为中性线，在三相电使用时可以采用第一本发明晶闸管驱动装置通过另一相的第二本发明晶闸管驱动装置与相对于第一本发明晶闸管驱动装置的另一相电源连接。
综上所述，本发明具晶闸管驱动装置有以下优点：
1.晶闸管的触发信号直接由交流电网通过限流元件提供，无需变压器、无需高压电子开关、可靠性高、电路简单、占用空间小、性价比高。
2.采用电容储能触发方式，通过节流电路对晶闸管的导通状态进行检测，检测晶闸管导通，马上关闭电容放电，仅需极短的时间完成晶闸管的触发过程，具有瞬间输出电流大、触发能力强的特点，同时限流元件工作电流远小于触发晶闸管导通的最小触发电流、工作能耗低。
3.当用于电容负载时，不存在变压器驱动由于脉冲占空比和高压电子开关电路的本身电压降带来的过零触发盲区，接通涌流极小。

Claims (29)

1.一种晶闸管驱动装置，其包括一非隔离式供电电路、一节流电路，所述非隔离式供电电路的电源输入端的一端用于与所需驱动的晶闸管的第一端连接，所述电源输入端的另一端用于与相对于所述第一端的另一相电源或中性线连接，所述非隔离式供电电路通过所述节流电路、所述晶闸管的第二端、所述第一端形成触发信号回路，所述节流电路的控制端用于与所述晶闸管的第三端连接。
2.根据权利要求1所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述节流电路检测到所述第三端与所述第一端之间电位差大于所述晶闸管导通的电压降，接通所述晶闸管的触发信号，所述节流电路检测到所述晶闸管导通，关断所述触发信号。
3.根据权利要求1所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述非隔离式供电电路包括限流元件、一单向导通器件、一电容、一稳压器件，所述限流元件、所述单向导通器件、所述电容串联而成第一串联电路，所述第一串联电路的一端用于与所述第一端连接，所述第一串联电路的另一端用于与所述另一相电源或所述中性线连接，所述电容与所述稳压器件并联或所述电容与所述单向导通器件串联而成的串联电路与所述稳压器件并联。
4.根据权利要求3所述的晶闸管驱动装置，其特征是：通过所述限流元件的电流小于触发所述晶闸管导通所需的最小触发电流。
5.根据权利要求3所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述稳压器件为一稳压二极管，所述单向导通器件为一二极管，所述限流元件为一电阻。
6.根据权利要求3所述的晶闸管驱动装置，其特征是：还包括第四电阻，所述第四电阻串联在所述电容的放电回路中。
7.根据权利要求3所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述电容通过所述节流电路、所述第二端、所述第一端形成放电回路。
8.根据权利要求3所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述晶闸管为单向晶闸管，所述第一端为所述单向晶闸管的阴极，所述第二端为所述单向晶闸管的触发极，所述第三端为所述单向晶闸管的阳极，所述节流电路包括第二电阻、第一半导体开关，所述第一半导体开关的控制端通过所述第二电阻与所述单向晶闸管的阳极连接，所述电容通过所述第一半导体开关、所述触发极、所述阴极形成放电回路。
9.根据权利要求8所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述节流电路检测到所述单向晶闸管的阳极与所述单向晶闸管的阴极之间正向电位差大于所述单向晶闸管导通的电压降，所述第一半导体开关导通，所述节流电路检测到所述单向晶闸管导通，所述第一半导体开关截止。
10.根据权利要求8所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述第一半导体开关为一NPN型三极管、一NPN型达林顿管或一NPN型达林顿电路。
11.根据权利要求10所述的晶闸管驱动装置，其特征是：还包括第三电阻，所述三极管的集电极作为所述单向晶闸管的触发信号输入端，所述三极管的发射极与所述触发极连接，所述三极管的基极与所述第二电阻连接，所述第三电阻的两端分别与所述三极管的发射极、所述三极管的基极连接。
12.根据权利要求8所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述限流元件与所述单向导通器件连接，所述另一相电源或所述中性线通过所述限流元件、所述单向导通器件对所述电容正向充电，所述电容的正向充电端通过所述第一半导体开关与所述触发极连接，所述电容的另一端用于与所述单向晶闸管的阴极连接。
13.根据权利要求8所述的晶闸管驱动装置，其特征是：还包括用于控制所述电容放电的第二半导体开关。
14.根据权利要求13所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述第二半导体开关为一光电耦合器或一光电耦合驱动晶体管电路。
15.根据权利要求13所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述单向导通器件的阴极与所述电容的正向充电端连接，所述单向导通器件的阳极与所述单向晶闸管的阴极连接，所述限流元件的一端与所述电容的另一端连接，所述限流元件的另一端与所述另一相电源或所述中性线连接，所述电容的正向充电端通过所述第一半导体开关与所述触发极连接，所述电容与所述单向导通器件串联而成的串联电路与所述第二半导体开关的输出端并联。
16.根据权利要求13所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述第二半导体开关的输出端与所述第一半导体开关的控制端连接。
17.根据权利要求16所述的晶闸管驱动装置，其特征是：还包括第二稳压二极管，所述第二电阻通过所述第二半导体开关的输出端与所述第一半导体开关控制端连接，所述第二稳压二极管的阳极与所述单向晶闸管的阴极连接，所述第二电阻与所述第二半导体开关连接的共同端与所述第二稳压二极管的阴极连接。
18.根据权利要求3所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述晶闸管为双向晶闸管，所述第一端为所述双向晶闸管的第一阳极，所述第二端为所述双向晶闸管的触发极，所述第三端为所述双向晶闸管的第二阳极。
19.根据权利要求18所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述节流电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第二电阻：所述第一晶体管的输出回路串联在所述双向晶闸管的触发回路中，所述第二晶体管的输入端与所述第三晶体管输入端反向并联而成并联电路，所述并联电路的一端通过所述第二电阻与所述第二阳极连接，所述并联电路的另一端与所述第一阳极连接，所述第二晶体管的输出端、所述第三晶体管的输出端与所述第一晶体管的控制端连接。
20.根据权利要求19所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述第一晶体管的集电极、所述第一晶体管的发射极串联在所述双向晶闸管的触发回路中，所述第二晶体管的发射极与所述第三晶体管的基极连接，所述第二晶体管的基极与所述第三晶体管的发射极连接，所述第二晶体管的集电极、所述第三晶体管的集电极与所述第一晶体管基极连接，所述第二晶体管的基极与所述第一阳极连接，所述第二晶体管的发射极通过所述第二电阻与所述第二阳极连接。
21.根据权利要求20所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述第一晶体管为NPN型三极管，所述第二晶体管、所述第三晶体管为PNP型三极管，所述第一晶体管的集电极与所述触发极连接。
22.根据权利要求21所述的晶闸管驱动装置，其特征是：还包括第三电阻、第五电阻、第六电阻，所述第三电阻的两端分别与所述第一晶体管的基极、所述第一晶体管的发射极连接，所述第五电阻的两端分别与所述第二晶体管的基极、所述第二晶体管的发射极连接，所述第一晶体管基极通过所述第六电阻与所述第二晶体管的集电极、所述第三晶体管的集电极连接。
23.根据权利要求21所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述第二电阻串联至少一半导体器件。
24.根据权利要求23所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述半导体器件为发光二极管。
25.根据权利要求19所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述限流元件与所述单向导通器件连接，所述另一相电源或所述中性线通过所述限流元件、所述单向导通器件对所述电容负向充电，所述电容的负向充电端通过所述第一晶体管与所述触发极连接，所述电容的另一端与所述第一阳极连接。
26.根据权利要求19所述的晶闸管驱动装置，其特征是：还包括用于控制所述电容放电的第二半导体开关。
27.根据权利要求26所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述第二半导体开关为一光电耦合器或一光电耦合器驱动晶体管电路。
28.根据权利要求26所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述第一晶体管的控制端通过所述第二半导体开关的输出端与所述第二晶体管的输出端、所述第三晶体管的输出端连接。
29.根据权利要求26所述的晶闸管驱动装置，其特征是：所述电容的负向充电端与所述单向导通器件的阳极连接，所述限流元件的一端与所述电容的另一端连接，所述限流元件的另一端与所述另一相电源或所述中性线连接，所述电容的负向充电端通过所述第一晶体管与所述触发极连接，所述单向导通器件的阴极与所述第一阳极连接，所述电容与所述单向导通器件串联而成的串联电路与所述第二半导体开关的输出端并联。
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